使用直流电前庭刺激改变身体质量组成的方法和系统技术方案

本申请涉及使用直流电前庭刺激改变身体质量组成的方法和系统。提供了一种改变一名人类受试者的身体质量组成的装置和方法，其是通过使用在一个对应于该受试者的左侧和右侧前庭系统中的每一个的位置处与该受试者的头皮电接触放置的电极施加直流电前庭刺激(GVS)来进行。电流源包括一个用于测量穿过该受试者的头皮的一个电阻并且调节一个电压输出以维持一个穿过该受试者的头皮的恒定电流的反馈回路。GVS可以规则时间间隔施加一个预定时间段。

Method and system for changing body mass composition by using direct current vestibular stimulation

The present application relates to a method and system for changing body mass composition by using direct current vestibular stimulation. A device and method for changing the body mass composition of a human subject is provided by applying a direct current vestibule stimulation (GVS) by using an electrode placed at each position in the left and right vestibule system corresponding to the subject of the subject's electrical contact with the scalp of the subject. The current source includes a resistance that is used to measure the scalp through the subject and adjusts a voltage output to maintain a feedback loop that passes through the constant current of the pilot's scalp. GVS can apply a predetermined time interval at regular intervals.

【技术实现步骤摘要】
使用直流电前庭刺激改变身体质量组成的方法和系统本申请是申请日为2014年2月28日，申请号为201480021775.5，专利技术名称为“使用直流电前庭刺激改变身体质量组成的方法和系统”的申请的分案申请。相关申请本申请要求2013年3月1日提交的美国临时申请号61/771,766的优先权的权益，该申请通过引用以其全文结合在此。专利
本专利技术涉及一种用于前庭刺激以在一名个体的身体质量组成中产生生理变化的装置和方法。专利技术背景肥胖症是一种医学病状，其涉及过量身体脂肪的累积。其由身体质量指数(BMI)定义，其是一种基于一名个体体重和身高的体重量度。(BMI＝质量(kg)/(身高(m))2)。肥胖症由世界卫生组织和美国国立卫生研究院定义为一个大于或等于30的BMI，并且肥胖症前期定义为一个在25到30范围内的BMI。肥胖症是全世界死亡的主要可预防病因中的一种，并且被认为使预期寿命减少约7年。过量身体脂肪本身也可造成健康个体的美观的显著察觉问题。已经使用许多不同技术来帮助过重的个体减轻体重。这些包括多种不同类型的饮食、运动方案、体重减轻药物以及体重减轻手术。目前不存在容易或普遍地有效的体重减轻方案。骨质疏松是一种骨疾病，其特征为骨矿物质密度(BMD)降低，结果是骨折的风险增加。世界卫生组织将骨质疏松定义为一个在平均峰值骨量(年轻健康成人的平均值)以下2.5个标准差或更大的BMD，如通过双能X射线吸收测量法测量。骨质疏松的发生通过三个因素的相互作用测定：第一，一名个体的峰值BMD；第二，骨骼再吸收的速率；第三，在重塑期间新骨骼的形成速率。在发达国家在老年群体的情况下，尤其在绝经后女性中，其是一个特定健康问题。已经使用多种药理学治疗以治疗骨质疏松，当前管理的主体是双膦酸盐，其改变骨骼再吸收的速率。离心可实际上模拟一个比在地球表面上所经历(1G)大的重力场，称为“超重力”(史密斯(Smith)，1992)。已经观察到动物的长期离心致使身体质量组成变化(富勒(Fuller)等人，2000；富勒等人，2002)。确切地说，经由离心经受超重力的动物展示“身体质量在脂肪与无脂肪组分之间的成比例分布”(富勒等人，2000)中的一个位移，伴随一个与场强度成比例的身体脂肪的减少(富勒等人，2002)。据报告超重力已特定引起以下动物的身体脂肪减少：鸡(伊万斯(Evans)等人，1969；史密斯和凯莉(Kelly)，1963；史密斯和凯莉，1965；伯顿(Burton)和史密斯，1996)、仓鼠(布赖尼和温德尔(Briney&Wunder)，1962)、其他家禽(史密斯等人，1975)、兔(卡托维奇(Katovich)和史密斯，1978)、小鼠(欧亚马和普拉特(Oyama&Platt)，1967；凯尔(Keil)，1969；富勒等人，2000；富勒等人，2002)以及大鼠(欧亚马和普拉特，1967；欧亚马和蔡特曼(Zeitman)，1967；皮兹(Pitts)等人，1972；罗伊(Roy)等人，1996；沃伦(Warren)等人，1998)。观察到的身体脂肪的减少可相当显著。举例来说，已报告鸡将从在1G下的30％身体脂肪减少到在3G下的3％(伯顿和史密斯，1996)。类似地，在2G下生活的小鼠示出绝对和胴体脂肪百分比的约55％减少(富勒等人，2000)。这似乎伴随着脂肪酸作为一种代谢底物的一个增加的使用，和一个增加的代谢速率(富勒等人，2006)。虽然脂肪的显著损失似乎是身体质量组成对超重力的主要变化，并且伴随其身体的无脂肪组分的相对尺寸增加，一些作者也已注意到经受长期离心的动物的肌肉和骨骼的特定变化。适于一种2G环境的较小实验动物据报告已将其骨胳质量增加(如使用身体钙含量测量)约18％(史密斯，1992)。杰凯尔(Jaekel)等人(1977)也报告在2.76G下的延长离心引起大鼠股骨的骨矿物质密度增加。已经观察到屈肌和伸肌之间的平衡响应超重力位移以促进具有一种抗重力功能的肌肉(史密斯，1992)。在地球上的家禽中腿部伸肌:屈肌质量比是0.85，但2G将这一比率改变为1.17(伯顿和史密斯，1967；史密斯，1992)。在暴露于超重力的动物的肌肉中似乎还存在一个功能差异。已报告适于2.5G的动物展现一种是未适应对照的约三倍的显著增加运动能力(如通过奔跑到精疲力竭测量)，和一个增加的最大氧吸收(伯顿和史密斯，1967，1996)。类似地发现暴露于一种4G环境4周的仓鼠具有一种更大的对腓肠肌疲劳的耐性和其强直性收缩的强度的一个37％增加(卡诺尼卡(Canonica)，1966)。适于超重力的大鼠的肌肉中的功能适应已经通过称作肌球蛋白重链(MHC)的蛋白质的分析来检查(富勒等人，2006)。发现暴露于2G八周的成年大鼠在其比目鱼肌和跖肌中具有改变的MHC特征(富勒，2006)。比目鱼肌倾向于具有较多慢缩纤维，其在耐久活动下更好，并且跖肌具有相对较多的快缩纤维，其对于疾跑更好但倾向于更快疲劳(高尼克(Gollnick)等人，1974；富勒等人，2006)。富勒等人(2006)发现适于2G的大鼠在其比目鱼肌中具有MHC的慢缩形式(MHC1)的增加，并且在其跖肌中具有MHC的快缩形式(MHC2b)的逆增加。已经提出若干机制以单独或结合解释这些生理变化，包括：线粒体解偶联蛋白改变；流体体积位移；颅内压力改变；骨胳肌肉的负载增加；摄食行为改变；以及前庭系统激活(富勒等人，2000；富勒等人，2002)。是我们的平衡和空间定向感的一个主要贡献者的前庭系统在每个内耳中由三个半规管(其检测旋转移动)和两个耳石器官(称为椭圆囊和球囊，其检测线性加速度和重力)组成(卡恩和常(Khan&Chang)，2013)。其称作耳石器官，因为其是流体填充囊，含有许多自由移动碳酸钙晶体-称作耳石-其在重力或线性加速度影响下移动以对受体细胞起作用以改变前庭传入神经活性。使用突变小鼠的实验已表明耳石器官在产生于经受长期离心的动物中观察到的生理变化方面具有特定重要性。在第一实验中，使野生型小鼠和缺乏耳石器官但具有完整半规管的一类突变小鼠在2G下经受8周的长期离心(富勒等人，2002)。在这一阶段结束时，与在1G下生活的对照群体相比，在2G下生活的野生型小鼠中身体脂肪百分比显著减少(8.5％比较15.5％)，并且与对照群体相比，瘦肌肉质量百分比显著增加(91.5％比较83.1％)。然而，与在1G下生活的突变小鼠相比，在2G下生活的突变小鼠(缺乏耳石器官)在其身体质量组成方面示出无显著变化。第二研究涉及使野生型和突变小鼠(无耳石器官)在2G下经受仅两小时的离心(富勒等人，2004)。在野生型小鼠中，作者报告包括以下的已知在内稳定和自主神经系统调节中重要的多种大脑结构的普遍激活(如通过c-fos上调测定)：背内侧下丘脑(一个被认为在监视摄食行为和为身体质量确定设定点中具有较大重要性的大脑区域(富勒等人，2004))；臂旁核；终纹的床核；杏仁核；中缝背；以及蓝斑。在突变小鼠中未观察到这些发现。认为前庭核(其位于脑桥和髓质中并且经由前庭神经从前庭系统接收输入)突出(直接和间接经由顶枕-脑岛前庭皮层(PIVC))到臂旁核(PB)和导水管周围灰质(PAG)的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于改变一名人类受试者的身体质量组成的装置，该装置包括：电极，这些电极被配置成在一个对应于该受试者的左侧和右侧前庭系统中的每一个的位置处与该受试者的头皮电接触放置；和一个与这些电极电连通的电流源，该电流源被配置成向该受试者递送直流电前庭刺激GVS。

【技术特征摘要】
2013.03.01 US 61/771,7661.一种用于改变一名人类受试者的身体质量组成的装置，该装置包括：电极，这些电极被配置成在一个对应于该受试者的左侧和右侧前庭系统中的每一个的位置处与该受试者的头皮电接触放置；和一个与这些电极电连通的电流源，该电流源被配置成向该受试者递送直流电前庭刺激GVS。2.如权利要求1所述的装置，其中该电流源产生一个在一个预定电压范围内的恒定电流。3.如权利要求2所述的装置，其中该电流源产生一个具有交替极性的电流。4.如权利要求1所述的装置，其中该电流源产生一个在0.001mA到5mA的一个范围内的电流。5.如权利要求1所述的装置，该电流源进一步...

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗·邓肯·麦杰奥奇，韦拉亚努尔·S·拉马钱德兰，
申请(专利权)人：加利福尼亚大学董事会，
类型：发明
国别省市：美国,US